[3D] 3D Modeling에 입문하다. - 3D Printing 관련 용어

  이전 포스팅에서도 언급했듯이 정말로 3D Printing에 대한 지식이 전혀 없다. KINGROON KP3S 모델 리뷰와 판매자분의 조언 등 많은 3D 프린팅 관련 용어가 나왔지만 하나도 이해할 수 없었다. 그래서 이번 포스팅을 통해 간략하게 3D Printing 관련 용어를 정리해보고자 한다.

 

우선 용어 수집을 위해 요즘 가장 핫한 ChatGPT를 통해 3D 프린팅 관련 용어를 물어봤다. 역시 깔끔하게 3D 프린터 관련 용어를 정리해줬다. 본 글에서는 ChatGPT를 기반으로 정보를 얻고 추가적인 정보를 보충하는 형태로 게시글을 작성한다.

 

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chamber

  인쇄물 생성 중인 3D 프린터 내부의 공간을 의미한다. 챔버는 일반적으로 온도를 유지하고, 인쇄물의 건조도를 제어하며, 인쇄물의 안정성과 질을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.

 

 일부 3D 프린터는 챔버 내부를 열 수 있는 문이나 커버가 있어, 챔버 내부의 온도와 습도를 높이거나 낮출 수 있으며, 이러한 기능을 사용하면, 일부 인쇄 재료(예: ABS)의 경우 챔버 내부의 온도와 습도를 조절하여 인쇄물의 수축을 방지하고, 더 많은 세부 사항을 유지할 수 있다.

 

 또한, 챔버는 인쇄물이 제대로 추출되고, 재료가 안정적으로 공급될 수 있도록 3D 프린터의 내부 공간을 안정화시키는 데도 사용된다. 예를 들어, 인쇄 재료를 직접 녹여서 사용하는 3D 프린터에서는, 챔버를 사용하여 온도를 유지하고 녹는 재료의 공급을 안정화시킨다.

 

 결과적으로 챔버는 3D 프린팅에서 매우 중요한 역할을 하며, 인쇄물의 질과 안정성을 높이기 위해 적절하게 관리되어야 한다.

 

 

 

Nozzle

  노즐은 작은 구멍이 있는 화살표 모양의 긴 원통형 부품으로, 3D 프린터에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나이다. 인쇄물을 생성하기 위해 필라멘트(또는 인쇄 재료)를 녹이고 압축하여 궤도(trajectory)를 따라 층을 쌓을 때 사용되는 부품이다. 

 

 보통 구멍의 지름과 형태에 따라 구분되며, 일반적으로 보통의 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D 프린터에서 사용되는 노즐의 지름은 0.2mm ~ 0.6mm 이며, 이 중 0.4mm가 가장 흔하게 사용된다.

 

 작은 지름의 노즐은 인쇄 해상도를 높이고, 인쇄 속도를 낮추며, 디테일한 부분을 인쇄할 때 유용하다. 반면 큰 지름의 노즐은 인쇄 속도를 높이고, 인쇄물의 내구성을 높이며, 높은 표면 마감 품질을 얻을 수 있다.

 

 또한, 특정 종류의 인쇄 재료를 사용할 때는 보다 특화된 노즐이 필요할 수 있다. 예를 들어, 우드필라멘트, 유연한 필라멘트, 금속필라멘트 등의 인쇄 재료를 사용하는 경우에는 노즐의 형태와 지름을 조정해야 할 수도 있다.

 

아래 사진에서 빨간박스로 되어 있는 부분이 노즐이다.

출처: https://ko.aliexpress.com/item/1005002655046694

 

 

Filament

  인쇄에 사용되는 물질로, 종류에 따라 PLA, ABS 등이 있다.

 

(1) PLA(폴리락틱 애츠)

•   PLA는 생분해성 생분해성 폴리머로 만들어진 열가소성 인쇄 재료이다. 가장 일반적인 3D 프린팅 재료 중 하나이며, 쉽게 인쇄할 수 있고 다양한 색상과 종류로 제공된다.
•  또한, PLA는 ABS에 비해 덜 유독성이 있으며, 인쇄물의 냄새가 적다. PLA는 더 높은 해상도로 인쇄할 수 있으며, 인쇄 뒤에 냉각되면 빠르게 경도를 갖춘다.
•  하지만 PLA는 낮은 열 안정성을 가지고 있기 때문에, 높은 온도에서 사용할 수 없으며, 높은 열에 노출될 경우 변형이나 변색 등의 문제가 발생할 수 있다.

 

(2) ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)

• ABS는 PLA보다 더 내구성이 높고 열 안정성이 좋은 열가소성 인쇄 재료이다. ABS는 PLA에 비해 더 견고하고, 더 큰 부피를 인쇄할 수 있다.
• 그러나 ABS는 PLA보다 더 유독성이 높기 때문에, 인쇄할 때 잘 환기된 곳에서 사용해야 하며, ABS의 인쇄 과정 중 냄새가 발생할 수 있다. 또한, ABS는 PLA에 비해 인쇄할 때 더 어려울 수 있다.

https://search.shopping.naver.com/catalog/31365445618

 

 

Bed / Bed Leveling

(1) Bed

• 3D 프린터에서 bed는 인쇄물이 만들어지는 플랫폼이다. 3D 프린터의 작업 공간에서 가장 아래에 위치하며, 보통 금속, 유리 또는 강화된 플라스틱으로 만들어진다.
• 3D 프린팅 작업 중, 인쇄할 물체는 bed 위에 설치되며, bed는 히팅 기능을 갖추고 있어서 인쇄물이 잘 붙도록 하고, 인쇄 과정 중에 냉각되어 인쇄물이 안정화되도록 한다.

 

(2) Bed Leveling

• 3D 프린팅 작업을 수행하기 전에, 3D 프린터의 bed surface와 nozzle 간의 거리를 조절하여 인쇄물의 품질을 향상시키는 과정을 말한다. 이를 Bed Leveling 또는 Auto Bed Leveling이라고 한다.
• 3D 프린터의 bed surface가 수평이 아니거나, 각 부분의 거리가 달라지면 인쇄물이 제대로 붙지 않거나, 인쇄물이 삐뚤게 나오거나, 일부가 누락되거나, 완전히 실패할 수 있다. 따라서, 3D 프린터의 bed surface와 nozzle 간의 거리를 매번 조정하여 일정한 거리를 유지하는 것이 중요하다.
• Bed Leveling은 수동으로 수행할 수도 있지만, 일부 3D 프린터는 Auto Bed Leveling 기능을 갖추고 있어 자동으로 수행할 수 있다. 이 기능을 사용하면, 센서를 사용하여 3D 프린터의 bed surface와 nozzle 간의 거리를 자동으로 조절할 수 있다.

출처: https://additive.commonfibers.com/blogs/product-info/why-use-carbon-fiber

 

 

Extrusion rate

  Extrusion rate(도출률)은 3D 프린터의 노즐에서 나오는 열화 된 플라스틱의 양을 나타낸다. 이 값은 3D 프린터가 모델을 인쇄하는 속도에 영향을 주며, 높은 도출률은 빠른 인쇄 속도를 나타내며, 낮은 도출률은 느린 인쇄 속도를 나타낸다.

 

 Extrusion rate는 프린팅 속도 및 노즐 지름, 레이어 높이, 플라스틱 종류 및 플라스틱 스프레드 속도와 같은 여러 인쇄 매개 변수에 의해 결정된다.

 

 따라서, 이 값은 인쇄 시 매우 중요한 역할을 한다. 적절한 도출률 설정은 모델 표면의 품질을 향상시키고, 인쇄 과정에서 문제를 방지하며, 인쇄 시간을 줄일 수 있다.

 

 

Slicing / Slicer

  3D 프린팅에서 슬라이싱은 3D 모델링 데이터를 3D 프린터가 인식할 수 있는 인쇄 경로로 변환하는 과정을 말한다. 이 과정에서 3D 모델은 수백 또는 수천 개의 가장 얇은 2D 층으로 분해되며, 이러한 층을 슬라이스 또는 슬라이스 레이어라고 한다.

 

 이 슬라이스 레이어를 만드는 소프트웨어를 슬라이서(Slicer)라고 한다. 슬라이서는 3D 모델링 데이터를 가져와서 인쇄에 필요한 모든 정보를 생성한다. 예를 들어, 슬라이서는 인쇄물의 층 높이, 인피룰(Infill) 밀도, 지지 구조(Support structure), 인쇄 속도, 온도 등을 설정한다. 결과물로 프린터가 인식하는 언어 파일인 gcode 파일을 생성한다.

 

 슬라이서는 다양한 오픈 소스 및 상용 슬라이싱 소프트웨어가 있으며, 대표적으로 Cura, PrusaSlicer, Simplify3D, Slic3r 등이 있다. 아래 사진은 Cura 소프트웨어 이다.

 

 

G-code / STL (Standard Tessellation Language)

  STL 파일은 3D 모델링 소프트웨어로 제작된 3D 모델을 표현하는 파일 형식이다. STL 파일은 모델의 표면을 일련의 삼각형으로 표현하며, 각 삼각형의 위치와 방향을 지정한다. STL 파일은 대부분의 3D 모델링 소프트웨어에서 사용된다.

 

  G-code 파일은 3D 모델의 인쇄를 지시하는 파일 형식이다. 3D 모델링 소프트웨어에서 STL 파일을 가져와서 G-code 파일로 변환하며, 이 파일은 3D 프린터에서 실행된다. G-code 파일은 인쇄할 모델의 크기, 모양, 층 높이, 인쇄 속도, 인쇄 온도 등의 인쇄 매개변수를 포함한다. 3D 프린터는 G-code 파일을 해석하여 모델을 인쇄한다.

 

 아래 사진은 모델링한 파일이 프린팅되는 과정을 도식화한 자료이다.

출처: https://m.blog.naver.com/zzzudol/220320011875

 

Layer height

  3D 모델을 인쇄할 때, 한 번에 인쇄되는 층의 높이를 나타내는 단위이다. 아래 사진과 같이 3D 프린터는 수백 또는 수천 개의 가장 얇은 2D 층으로 이뤄져 있는데 1개 층의 높이를 설정하여 인쇄 품질을 높일 수 있다. 1개 층의 높이를 낮게 설정할 수록 인쇄 품질은 올라간다.

 

 

Infill

  Infill(인필)은 3D 모델의 내부를 채우는 구조물이다. 3D 프린터는 일반적으로 모델의 외곽 부분을 인쇄하고, 내부는 비어있게 된 상태이다. 이 때, Infill은 내부를 지지하며, 강도를 높이고, 인쇄 시간 및 소모재를 줄이는 역할을 한다.

 

 Infill은 여러 가지 형태로 인쇄할 수 있으며, 인쇄 중에 선택할 수 있는 많은 매개 변수가 있다. 예를 들어, Infill 패턴(육각, 사각 등), 밀도(퍼센트) 및 각도는 인쇄된 모델의 품질과 강도에 영향을 줄 수 있다.

 

 더 높은 Infill 밀도는 강도를 높이지만, 인쇄 시간과 소모재를 늘릴 수 있다. 따라서, Infill은 3D 모델의 내부를 지지하며, 인쇄 과정에서 효율성을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.

 

아래 사진은 Infill의 퍼센트별 예시 사진이다.

출처: https://filament2print.com/gb/blog/71_importance-infill-3d-printing.html

 

 

 

Skirt

  Skirt(스커트)는 3D 모델 인쇄 전에 인쇄물 주위에 그려지는 작은 선으로, 인쇄 전에 노즐이 올바른 위치에 있는지 확인하고 플라스틱이 원활하게 추출되는지 확인하기 위해 사용된다. Skirt를 사용하면 모델이 인쇄될 때 발생할 수 있는 플라스틱 추출 문제를 해결할 수 있다.

 

 Skirt는 모델과는 별개로 인쇄되며, 모델 주위를 따라 인쇄된다. 일반적으로 1-2 개의 라인으로 이루어져 있으며, Infill과는 달리 모델 내부를 채우지 않는다.

출처:https://printingatoms.com/brim-vs-skirt-vs-raft/

 

 

brim

  Brim(브림)은 인쇄물 주위에 인쇄되는 작은 폭의 추가 머리카락 모양으로, 인쇄 중에 발생하는 인쇄물이 빌드 플랫폼에서 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용된다.

 

  Brim은 Skirt와 비슷하지만, Skirt와는 달리 인쇄물의 바닥 부분 주변에 인쇄되며, 모델이 인쇄 중에 움직일 때 인쇄물이 빌드 플랫폼에서 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용된다. 특히 큰 모델이나 높이가 높은 모델을 인쇄할 때 Brim은 모델이 안정적으로 인쇄되도록 도와준다.

 

  Brim은 일반적으로 Skirt보다 더 많은 플라스틱을 사용하며, 인쇄 후에 제거해야 한다. Brim을 제거하면 모델의 바닥 부분이 매끄럽게 마무리된다.

출처:https://printingatoms.com/brim-vs-skirt-vs-raft/

 

 

Raft

  Raft(래프트)는 인쇄물의 바닥 부분에 인쇄되는 평면이나 그리드 모양의 추가 지원 구조물로, 인쇄물이 더 안정적으로 인쇄되고 품질을 향상시키는 데 사용된다.

 

 Raft는 인쇄물이 더 잘 인쇄되도록 하기 위해 인쇄물의 바닥 부분에 인쇄되며, 인쇄물과 빌드 플랫폼 사이에 공간을 만들어주고, 인쇄물의 바닥 부분이 더 안정적으로 인쇄되도록 도와준다. Raft는 또한 인쇄물이 떨어지는 것을 방지하고 인쇄물의 바닥 부분이 매끄럽게 마무리되도록 도와준다.

 

 Raft는 일반적으로 인쇄물의 바닥 부분보다 더 많은 플라스틱을 사용하며, 인쇄 후에 제거해야 합니다. Raft를 제거하면 모델의 바닥 부분이 매끄럽게 마무리된다. Raft는 특히 크고 복잡한 모델을 인쇄할 때 유용하며, 모델이 더 잘 인쇄되도록 도와주는 역할을 한다.

출처: https://printingatoms.com/brim-vs-skirt-vs-raft/

 

 

Raft vs brim

Raft와 Brim은 3D 프린터에서 모델링된 인쇄물의 바닥부분을 지탱하고 지지력을 제공하는 두 가지 다른 형태의 추가 구성 요소이다.

 

Raft는 인쇄물 바닥에 덮개처럼 추가되는 굵은 네트워크 구조로, 인쇄물 바닥을 지탱하고 인쇄물이 완료될 때 쉽게 분리할 수 있도록 돕는다. Raft는 인쇄물의 안정성을 높이는 데 효과적이지만, 인쇄물 바닥에 나타나는 표면을 부드럽게 만들 수 없다.

 

반면, Brim은 인쇄물 주변에 인쇄되는 바닥의 단일 계층으로, 인쇄물이 완료될 때 쉽게 제거할 수 있다. Brim은 인쇄물의 바닥이 고르지 않을 경우, 또는 인쇄물의 바닥이 너무 작은 경우에 사용된다. Brim은 인쇄물 주변에 인쇄되므로, Raft보다 훨씬 적은 노즐 사용량과 소모량이 필요하며, 바닥 표면이 더 부드럽게 만들어진다.

 

따라서, Raft와 Brim은 3D 프린트 시 바닥 지지력과 안정성을 높이기 위해 사용되는 서로 다른 방법이다. Raft는 인쇄물의 안정성을 높이고, 분리를 도와주며, Brim은 인쇄물의 바닥 지지력을 높이고, 인쇄물 바닥 표면을 부드럽게 만들 수 있다.

 

 

Support structure

  Support structure(지지 구조물)은 인쇄물의 오버행(overhang)이나 다리(birdge) 등과 같이, 특정 부분이 자체적으로 지지되지 않는 부분을 지지하기 위한 추가 구조물이다.

 

 3D 프린팅에서 오버행이나 다리 등의 부분은 특정 부분이 자체적으로 지지되지 않기 때문에, 이 부분이 바로 인쇄 중에 무너지거나 휘어질 가능성이 크다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 이러한 부분에 지지 구조물을 추가하여 지지력을 제공하며, 인쇄물이 더 안정적으로 인쇄될 수 있도록 도와준다.

 

 지지 구조물은 일반적으로 인쇄가 완료된 후에 제거해야 하며, 특히 지지 구조물이 많은 복잡한 모델을 인쇄할 때 유용하다. 하지만 지지 구조물도 인쇄물에 남은 부분이 있을 수 있으므로, 후처리가 필요할 수 있다.

출처: https://www.geeetech.com/blog/2018/03/troubleshooting-methods-when-support-struture-3d-print-fails/

 

 

참고사이트

 

• https://madeinneverland.tistory.com/entry/3D-%ED%94%84%EB%A6%B0%ED%84%B0-%EC%9A%A9%EC%96%B4-infill-skirt-brim-raft-support
• https://printingatoms.com/brim-vs-skirt-vs-raft/
• https://filament2print.com/gb/blog/71_importance-infill-3d-printing.html

 

 

 

 

 

 

 

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